Análisis de clústeres de agentes de MQTT: conceptos básicos e implementación avanzada

introducción

Si está involucrado en un trabajo relacionado con Internet de las cosas, o tiene experiencia en proyectos de transmisión de datos en tiempo real, es posible que ya conozca MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). MQTT es un protocolo de red ligero basado en publicación y suscripción que es responsable de la comunicación de mensajes entre dispositivos y es una parte integral de la Internet de las cosas.

Esta serie de artículos explorará un problema en MQTT que es fundamental para las implementaciones de IoT a gran escala: el clúster de MQTT Broker.

Esperamos que esta serie de artículos explore las tecnologías MQTT actuales de manera integral, brinde información valiosa, genere debates significativos y ayude a inspirar la innovación en su viaje de MQTT e IoT.

¿Qué es MQTT Broker y Cluster?

En el modelo de publicación y suscripción de MQTT, el intermediario de MQTT es un componente clave que maneja la transmisión de mensajes entre publicadores y suscriptores.

Podemos comparar el Broker con una oficina de correos, que recibe mensajes de varios remitentes, los clasifica y se asegura de que lleguen a los destinatarios correctos.

En MQTT, los editores envían mensajes (como datos de sensores o comandos) a los intermediarios, y los intermediarios clasifican estos mensajes por temas. Los suscriptores se suscriben a ciertos temas de acuerdo con sus intereses y reciben mensajes sobre estos temas de Broker. Este mecanismo permite que MQTT procese de manera eficiente los datos en tiempo real, lo que lo convierte en el protocolo elegido para las aplicaciones de IoT.

Un clúster de MQTT Broker, en términos simples, es un grupo de MQTT Brokers que trabajan juntos para garantizar la continuidad y disponibilidad del servicio. Si un Broker falla, otros Brokers en el clúster se harán cargo para garantizar un servicio ininterrumpido. Por lo tanto, la agrupación en clústeres es muy importante para las empresas y los servicios que no pueden permitirse el tiempo de inactividad.

¿Por qué utilizar un clúster de agente de MQTT?

Si tiene miles o incluso millones de dispositivos IoT conectados a un solo MQTT Broker, y de repente falla o deja de estar disponible, todos los dispositivos pierden conectividad y el flujo de datos se interrumpe, causará pérdidas significativas. A través del clúster de Broker, la carga se puede distribuir, lo que reduce el riesgo de tales desastres y garantiza la escalabilidad futura.

Desde una perspectiva macro, las siguientes son las ventajas de los clústeres de MQTT Broker.

1. Escalabilidad : una ventaja clave de un clúster de MQTT Broker es su capacidad de escalar fácilmente para adaptarse al crecimiento. A medida que aumenta la cantidad de dispositivos conectados o la cantidad de datos en su red IoT, puede agregar agentes al clúster para manejar más carga. Esto permite que el sistema se escale sin problemas y de manera eficiente sin sobrecargar a los intermediarios individuales ni afectar el rendimiento del sistema.
2. Alta disponibilidad : la alta disponibilidad es muy importante para las aplicaciones de IoT que necesitan manejar un flujo de datos continuo. En un entorno agrupado, si falla un solo agente, otros agentes del clúster seguirán ejecutándose para garantizar un servicio ininterrumpido. Esta redundancia reduce el riesgo de un único punto de falla, proporcionando un entorno de red más robusto y confiable para dispositivos IoT.
3. Equilibrio de carga : con la ayuda de la resolución de DNS o el equilibrador de carga, la carga se puede distribuir uniformemente entre todos los agentes del clúster. Esto evita que un único bróker se convierta en un cuello de botella en el rendimiento. Al compartir la carga, cada Broker puede funcionar de manera eficiente, mejorando el rendimiento y la capacidad de respuesta generales. Esto es especialmente beneficioso para escenarios con un alto volumen de mensajes o muchos dispositivos conectados.
4. Gestión centralizada : El clúster permite la gestión centralizada de Broker, simplificando las tareas de gestión. En lugar de tratar con cada Broker uno por uno, se pueden realizar cambios en todo el clúster desde un solo punto, ahorrando tiempo y reduciendo errores. Este enfoque centralizado también proporciona una visión integral del rendimiento del sistema, lo que ayuda a monitorear, depurar y optimizar el rendimiento de la red.
5. Mantenimiento flexible : si solo hay un corredor, el tiempo de inactividad por mantenimiento puede causar la interrupción del servicio. Con un clúster, puede realizar tareas de mantenimiento o actualizaciones en nodos individuales sin afectar el servicio general.

Qué explorará esta serie de artículos

Esperamos explorar los clústeres de MQTT Broker con usted a través de esta serie de artículos, desde conceptos básicos hasta implementaciones avanzadas, para discutir y mejorar la comprensión de estas tecnologías.

Verás en el siguiente artículo:

1. Definición de un clúster : Comenzaremos explorando qué es realmente un clúster. Si bien la definición básica de un clúster suena sencilla, se vuelve esquiva cuando entramos en detalles. Por ejemplo, ¿la duplicación de todos los mensajes entre dos MQTT Brokers forma un clúster? Nos esforzaremos por proporcionar una definición de clúster más clara y discutir los desafíos y las complejidades que conlleva.
2. Implementación de un clúster de MQTT Broker : hay muchas formas de implementar un clúster, cada una con sus propias ventajas y desventajas. En este capítulo, exploraremos métodos comunes para implementar clústeres de MQTT Broker y analizaremos sus ventajas y desventajas.
3. Escalabilidad del clúster de MQTT Broker : a medida que crece el tamaño del clúster, surgirán nuevos desafíos y las diferentes estrategias de clúster pueden tener diferentes impactos. Discutimos estos desafíos y posibles soluciones.
4. Tolerancia a fallas : cualquier sistema fallará inevitablemente, y un sólido clúster de MQTT Broker debería poder manejarlas bien. En esta sección, analizamos los tipos de fallas que son comunes en los clústeres y cómo los miembros del clúster se recuperan de dichas interrupciones.
5. Operatividad y gestión : la gestión centralizada del clúster de MQTT Broker puede traer muchos beneficios, pero también va acompañada de una serie de desafíos. El hecho de que un clúster esté compuesto por nodos homogéneos o heterogéneos afecta en gran medida la forma en que opera. Exploraremos estos desafíos en diferentes escenarios, como plataformas IoT autohospedadas o proveedores de middleware, y discutiremos posibles soluciones.

epílogo

Ya sea que desee comprender los conceptos básicos o explorar las complejidades de un clúster de MQTT Broker, leer esta serie de artículos será un viaje gratificante. Continúe siguiéndonos y permítanos explorar estos emocionantes temas en profundidad uno por uno. Si tiene alguna pregunta, no dude en contactarnos.

Declaración de derechos de autor: este artículo es original de EMQ, indique la fuente para la reimpresión.

Enlace original: https://www.emqx.com/zh/blog/mqtt-broker-clustering